分析一下生物發酵罐的原理及特性

　　生物發酵罐的工作原理：

　　生物發酵罐中沒有攪拌器，中間有導管。發酵痰分為上升區(在引流管內)和下降區(在引流管外)，空氣噴嘴安裝在上升區的下部，或環形空氣分配管具有多個空氣分配管下方的孔。加壓的無菌空氣通過噴嘴或孔口噴入發酵液中。從空氣噴嘴注入的氣體速度可達到250?300(m/s)，無菌空氣通過氣液混合物高速噴入立管。湍流作用使氣泡分成細小碎片，并與引流管中的發酵液緊密接觸，以提供發酵液溶解氧氣。

　　由于在引流管中形成的氣液混合物的密度降低，并且增加了壓縮空氣的流能，因此導管中的液體向上移動;到達反應器的上表面后，一部分氣泡破裂，二氧化碳被排出。在反應器的上部空間中，用于排出一部分氣體的發酵液從導管的外部流向流量管的外部，導管外部的發酵液的氣體含量少，密度增加。發酵液下降，然后再次進入提升管。形成循環流以實現混合和溶解氧傳質。

　　生物發酵罐特性

　　上面已經簡要提到了氣體上升回路反應器的特性。由于發酵罐中沒有攪拌器，并且存在定向循環流，因此有許多優點，下面將對此進行詳細說明。

　　(1)反應溶液的均勻分布：氣-液-固三相的均勻混合以及溶液組分的混合和分散是生物反應器的共同要求，并影響其流動，混合和停留時間的分布。對于許多間歇或連續的進料曝氣發酵，基質和溶解氧應盡可能均勻地分散，以確保發酵罐中基質的濃度在0.1%至1%的范圍內，溶解氧為10%至60%。 30%。這對于需氧生物細胞的生長和產物形成是有利的。另外，還必須避免在發酵罐的表面上形成穩定的泡沫層，以防止生物細胞在表面上的積聚和損害甚至死亡。還有一種中等成分，特別是顆粒狀物質，它很容易被淀粉沉淀，應該懸浮并分散。空運回路反應器非常適合這些要求。

　　(2)更高的溶解氧速率和溶解氧效率：空運反應器具有更高的氣體滯留率和氣-液接觸界面，因此具有高的傳質速率和溶解氧效率以及體積。溶解氧效率通常高于機械攪拌釜，kLd可達2000h，溶解氧消耗相對較低。

　　(3)剪切力小，發酵罐對生物細胞的損害很小：由于氣提反應器不對葉輪進行機械攪拌，因此對細胞的剪切損害可以降低到很低的水平，特別適用于植物細胞和組織的培養。